ההשפעה של קבוע זמן על הביצועים של מגע HVDC

מהו קבוע זמן?

במעגל RL, קבוע הזמן T = L/R קובע את קצב שינוי הזרם. ככל ש-T גדול יותר, כך משתנה הזרם לאט יותר. תפקידו של המשרן במעגל מדכא את השינוי בזרם. כאשר המעגל מחובר, המשרן מעכב את העלייה המהירה של הזרם, וגורם לו לעלות לאט; כאשר המעגל מנותק, המשרן ממשיך לספק חשמל, מה שהופך את הקשת בין המגעים הנעים והנייחים של המתג החשמלי ליותר מתמשך וקשה יותר לשבור, מה שמקצר משמעותית את חייו החשמליים של המתג.

במעגל RL, קבוע הזמן T = L/קבוע זמן מוסכם בתקני חשמל GB או IEC

אם לוקחים את האיור (1) מוצר EVQ100 של חברת ALQ (Anlaiqiang) כדוגמה, מוצר זה שייך לסדרת מגע DC במתח גבוה. הוא נמצא בשימוש נרחב בכלי רכב חשמליים, AGVs, אוטובוסים, עגלות גולף, משאיות כרייה, מלגזות חשמליות, מערמים חשמליים, מחפרים חשמליים, מעמיסים חשמליים, ספינות חשמליות, תחנות טעינה DC, מטענים, ערימות חוף ותשתיות טעינה אחרות, כמו גם בחבילות סוללות כוח, ממירי אחסון אנרגיה בממירי מתח גבוה, GPS, UPS, ממירי מתח גבוה, ציוד חשמלי DC. הוא משמש לחיבור ולניתוק מעגלי DC, ומספק בידוד אמין לאחר ניתוק.

איור (1) מוצר EVQ100

עבור חברת ALQ (כגון מוצרי מגע DC במתח גבוה של Anlaiqiang, שחייבים לעמוד בתקן הלאומי GB14048.4 או התקן הבינלאומי IEC60947-4 בתכנון, הסמכה ובדיקות סוג), יש לערוך בדיקות מוצר לביצועי חיבור וניתוק בהתאם לתקן DC-1. אנא עיין באיור (2) תיאור המוצר של EVQ100, ובאיור (3) תנאי החיבור והניתוק של סוגים שונים של מוצרים. מהנתונים לעיל, ברור שכאשר מוצרי EVQ100 עוברים הסמכה, קבוע הזמן L/R = 1ms.

איור （2） תיאור המוצר של EVQ100

איור (3) תנאי החיבור והניתוק של סוגים שונים של מוצרים

הקונבנציה של קבועי זמן ביישום המעשי של מגע HVDC

ניתן לקבל את סוג העומס של ה-DC-1 על ידי שאילתה בתקן IEC60947，ראה איור（4）דוגמאות לקטגוריות שימוש עבור מתג וציוד בקרה במתח נמוך. זה מראה ש-DC-1 שייך לתנורי התנגדות לא אינדוקטיביים או מעט אינדוקטיביים.

איור （4） דוגמאות לקטגוריות שימוש עבור מתג וציוד בקרה במתח נמוך

למרות זאת, בתנאי DC-1, ל-L/R=1ms יכולה להיות השפעה חמורה על החיים החשמליים של מוצרי מגע DC במתח גבוה. בשלב זה, אורך החיים החשמלי יקטן משמעותית בהשוואה לעומסים עמידים טהורים, פוטנציאליים פי עשרה בערך. סוגיית המפתח היא שרוב תרחישי היישום למגעי DC במתח גבוה כוללים עומסים התנגדות. זה מהווה בעיה: קבועי הזמן המשמשים במבחני הסמכה שונים במידה ניכרת מאלה שנתגלו בשימוש בפועל במוצר. כדי לתת מענה לכך, להבדיל מתקני חברת החשמל, נוצר 'תקן תעשייתי' ביישומים בתעשייה, העושה שימוש בעומסי התנגדות טהורים. אם לוקחים את EVQ100 כדוגמה, איור (5) מדריך המוצר של EVQ100 מציג, היכן ביצועי החיים החשמליים של המוצר מכוילים בעיקר באמצעות עומסים התנגדות. בהתחשב בתנאי העולם האמיתי של ציוד הבדיקה במעבדה, לרוב המכשירים יש מטבעם השראות, לא התנגדות טהורה, ובכך קובעים פרמטר כמו L/R≤0.1ms.

איור (5) מדריך למוצר EVQ100

כיצד להשיג את פרמטר הביצועים של קבוע זמן גבוה יותר בתכנון של מגע DC במתח גבוה?

עם היישום הרחב יותר של מגע HVDC, חלק מתנאי העבודה ידרשו קביעת זמן גבוהה יותר, מה שמחייב מוצרים חדשים לנקוט באמצעים טכניים רלוונטיים כדי לשפר את הביצועים הללו בתכנון.

בהתבסס על המחקר של קבועי זמן, יש לו את ההשפעה הבאה על מוצרים:

1. השפעה על כיבוי קשת: כאשר המגע ישבור את המעגל, האנרגיה שנאגרה על ידי המשרן תשתחרר דרך הקשת. כאשר T גדול, הנחתת הזרם איטית, אנרגיית הקשת גבוהה ומשך הזמן ארוך, מה שמגביר את הקושי בהכחדת הקשת.

2. השפעה על מגעי המוצר: פעולה תכופה במעגלי T גבוהים נוטה להאיץ את שחיקת המגע.

לכן, בעיצוב של מוצרי T גבוה, ניתן לשקול את ההיבטים הבאים לחיזוק:

1. נקטו באמצעי כיבוי בקשת חזקים יותר כגון נשיפה מגנטית, תא כיבוי קשת ואקום או כיבוי קשת גז.

2. הגדל את מרחק הפתיחה של מגעים נעים וסטטיים.

3. הגדל את החלל של תא כיבוי הקשת.

4. חבר את הרכיבים הרלוונטיים בסדרה עם משרן המעגל במעגל הראשי.

הפיתוח הטכני של מגע HVDC חוזר על עצמו עם הפיתוח של תעשיות יישומים וציוד. לציוד HVDC יש לא רק עומסים התנגדותיים, אלא גם עומסים אינדוקטיביים, קיבוליים ומעורבים. עבור התנאים התעשייתיים המתאימים, נדרשים סוגים מיוחדים של מגע HVDC כדי להתאים את ציוד ה-HVDC לעבודה לטווח ארוך יותר ואמינה יותר.